光学薄膜怎么设计与分析

光学薄膜表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。

实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。

光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。常用的是前4种。光学反射膜用以增加镜面反射率，常用来制造反光、折光和共振腔器件。

光学增透膜沉积在光学元件表面，用以减少表面反射，增加光学系统透射，又称减反射膜。光学滤光膜用来进行光谱或其他光性分割，其种类多，结构复杂。光学保护膜沉积在金属或其他软性易侵蚀材料或薄膜表面，用以增加其强度或稳定性，改进光学性质。最常见的是金属镜面的保护膜。

光学薄膜的应用无处不在，从眼镜镀膜到手机，电脑，电视的液晶显示再到LED照明等等，它充斥著我们生活的方方面面，并使我们的生活更加丰富多彩。

通常光学薄膜的制备条件要求高而精，有时候要对它进行周密的设计和分析。有一款软件的功能非常强大，它对光学薄膜的设计和分析可以“通吃”。这款TFCalc光学薄膜软件可用于设计各种类型的减反、高反、带通、分光、相位等膜系。

首先它支持各种膜系的建模。TFCalc能设计基底双面膜系，单面膜层最多可达5000层，支持膜堆公式输入。并可以模拟各种类型的光照：如锥形光束，随机辐射光束等。

其次具有一定的优化功能，可用极值、变分法等方法优化膜系的反射率、透过率、吸收率、相位、椭偏参数等目标。还可以采用针法，只要初始的单层膜就可以自动设计出各种膜系。

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